Лекции по почвоведению Почва – особое природное образование. Значение в природе и жизни людей (стр. 7 )

Физико-химические свойства почв

их оценка.

Физико-химическая поглотительная способность обуславливает физико-химические свойства почв, в т. ч. емкость поглощения (катионное, необменное, анионное поглощение), кислотность и щелочность, во многом определяет буферную способность почв.

Емкость поглощения. Сумму всех катионов, находящихся в диффузном слое почвенных коллоидов и способных к обмену, называют емкостью поглощения и выражают в мг-экв на 100г почвы. Звисит от количества и состава минеральных коллоидов, а также содержания гумуса. Например, в суглинистых черноземах, содержащих 8-10% гумуса, составляет 40-50 мг-экв на 100г почвы, а в дерново-подзолистых суглинистых почвах, имеющих всего 2-3% гумуса, 15-20 мг-экв на 100г почвы.

Обменное поглощение катионов. Обменным поглощением катионов называется способность катионов диффузного слоя коллоидов обмениваться на эквивалентное количество катионов почвенного раствора. В обменном состоянии в почвах обычно находятся Ca2+, Mg2+, Na+, K+, H+, Al3+, NH4+, в незначительных количествах – Fe2+, Mn2+, а также  Li+, Sr+ и др.

По составу обменных катионов почву можно разделить на 3 группы:

Почвы, в которых среди поглощенных катионов преобладает Н, имеют кислую среду, содержат мало гумуса. В гумусе преобладают фульвокислоты, такие почвы бесструктурны, легко образуют корку после дождя, обладают плохими свойствами (подзолистые почвы). Почвы в почвенно-поглощающем комплексе которых содержатся Са, Мg имеют реакцию близкую к нейтральной, содержат много гумуса, преобладают гумины. Почвы хорошо оструктурены, обладают хорошими вводно-воздушными свойствами (черноземные). Почвы с преобладанием Na имеют щелочную реакцию, гумус очень подвижен, его мало, бесструктурны или обладают столбчатой структурой, обладают плохими вводно-воздушными свойствами (солонцы).

Необменное поглощение катионов происходит в потенциалопределяющем слое коллоидов. Катионы прочно закрепляются в почве и становятся недоступными для растений. Необменное поглощение катионов широко распространено в природе и присуще почти всем катионам, но в наибольшей степени это явление свойственно K+ и NH4+. Необменное поглощение – явление неблагоприятное, так как ионы K+ и NH4+ исключаются из раствора и становятся в очень слабой степени доступными растениям и микроорганизмам. На способность к необменному поглощению катионов оказывает влияние механический состав, минералогический состав (очень сильная у монтмориллнита), богатство гумусом.

Поглощение анионов. Для плодородия почвы очень важно такое явление, как поглощение анионов, которые могут поглощаться лишь положительно заряженными коллоидами. Активность поглощения анионов возрастает с увеличением валентности, исключением является анион ОH-, активность поглощения которого выше, чем трехвалентных анионов.

По активности к поглощению анионы можно разделить на 3 группы.

● Анионы  Cl - и NО3- физико-химически поглощаются в исключительных случаях, химически они также не поглощаются, NО3- поглощается биологически. Эти анионы могут легко вымываться осадками. Однако, если удаление Cl - явление положительное, то вымывание NО3- неблагоприятно.

● Ионы SO42- и CO32- физико-химически поглощаются слабо, но могут поглощаться химически, т. к. образуют нерастворимые в воде соединения.

● Анион РО43- поглощается и физико-химически, и химически, подвержен также необменному поглощению монморилонитом. Активное поглощение фосфат-иона почвами – явление и положительное, и отрицательное. С одной стороны фосфор, активно поглощаясь, не отчуждается в большой геологический круговорот, а с другой – этот элемент становится малодоступным растениям.

Кислотность и щелочность

(Очень важной характеристикой почвенного покрова, непосредственно связанной с поглотительной способностью, является кислотность (и щелочность).

Кислотность почвы обусловлена находящимися в почвенном растворе органическими и минеральными кислотами, кислыми солями, а также обменными катионами Н+.

Различают кислотность активную или актуальную и потенциальную. 

Актуальная кислотность – это кислотность почвенного раствора, вызываемая органическими кислотами и Н2СО3.

Потенциальная  кислотность обусловлена наличием ионов водорода и алюминия  в поглощенном состоянии. Она в свою очередь подразделяется на 2 вида: обменную и гидролитическую.

Обменная кислотность обусловлена количеством ионов водорода и алюминия, находящихся в диффузном слое почвенных коллоидов (почвенном поглощающем комплексе – ППК), которые извлекаются из почвы раствором нейтральной соли (например, KCl). (При взаимодействии почвы с раствором KCl в результате обмена калия на водород в растворе появляется соляная кислота, а при обмене на алюминий – хлорид алюминия. Хлорид алюминия – это соль слабого основания и сильной кислоты, которая при взаимодействии с водой образует гидроксид алюминия и соляную кислоту).

(ППК-)Н+ + KCl → (ППК-)К+ + НCl

(ППК-)Al3+ + 3KCl → (ППК-)3К+ + AlCl3

AlCl3 + 3Н2О → Al(ОН)3 + 3НCl

Гидролитическая кислотность определяется количеством поглощенных Н+ и Al3+, вытесняемых гидролитически щелочной солью

(СН3СООNа).

(ППК-)Н+Al3+ + 4СН3СООNа + 3Н2О → (ППК-)4Nа+ + 4СН3СООН + Al(ОН)3↓

Гидролитическая кислотность является суммарной, она учитывает и обменную, и актуальную. Показатели гидролитической кислотности используются в расчетах дозы извести, необходимой для нейтрализации кислотности освоенных почв. При отсутствии данных по гидролитической кислотности (анализ довольно сложен для выполнения) при расчете доз извести нередко пользуются данными по обменной кислотности.

Щелочность обусловлена присутствием в растворе Na2CO3 , который образуется в почве.

Na + H2CO3 → Na2CO3 + H

Повышенная кислотность снижается за счет известкования

  СО2

Н + СаСО3 → Н2СО3  + Са

  Н2О

Щелочная реакция снижается с помощью гипсования

Na + СаSO4 → Ca + Na2SO4

Тема. Физические свойства почвы

Структурность почвы, оценка

структурного состояния

Совокупность агрегатов различной величины, формы и качественного состава называется структурой почвы. Способность почвы распадаться на отдельности или агрегаты называется структурностью. (Структурность наблюдается лишь в суглинистых и глинистых почвах. В песчаных и супесчаных – механические элементы находятся в раздельночастичном состоянии, эти почвы называют бесструктурными).

В зависимости от величины почвенную структуру разделяют на 3 группы:

макроструктуру, или глыбистую часть почвы, с размерами отдельностей более 10 мм, мезоструктуру – 10-0,25 мм, микроструктуру - 0,25 мм.

В зависимости от формы агрегатов выделяют 3 типа структуры (табл. 1)

Таблица 1

Классификация структурных отдельностей почвы

(по )

Виды структур	Характерные черты	Диаметр, мм	В каких почвах встречаются
Тип кубовидных структур
Глыбистая	Грани и ребра плохо выражены	> 20	Малогумусные глинистые почвы
Комковатая	Грани и ребра плохо выражены	0,25-20	Гумусные горизонты подзолистых
Ореховатая	Грани и ребра хорошо выражены	5-20	Преходные горизонты серых лесных
Зернистая	Грани и ребра хорошо выражены	0,5-5	Черноземы
Тип призмовидных структур
Столбчатая	Гладкие боковые грани, округая верхняя, плоская нижняя	30-50	Солонцы
Призматическая	Гладкие, часто глянцеватые грани и острые ребра	30-50	Переходные горизонты серых лесных и подзолистых почв
Тип плитовидных структур
Плитчатая	Отдельности представлены тонкими прослойками различной плотности и окраски.	3-5	Горизонты вымывания подзолистых и солонцов
Пластинчатая	Тонкие, не выдержанные по простиранию пластиночки	1-3	Горизонты вымывания подзолистых и солонцов
Листоватая	Тонкие, не выдержанные по простиранию листочки	1	Горизонты вымывания подзолистых и солонцов

В агрономическом отношении лучшими считаются зернистая и комковатая структуры. Кроме формы агрономически ценная структура должна обладать рядом свойств:

механической прочностью, (способностью агрегатов, противостоять разрушению при механическом воздействии на почву), водопрочностью, (способностью почвенных агрегатов противостоять размывающему действию воды), пористостью, (суммарным количеством внутриагрегатных пор, выраженных в процентах к объему агрегатов)

Значение структуры в плодородии почв весьма существенно.

● Структура обуславливает рыхлое сложение почвы.

● Создает оптимальное соотношение пор для воды и воздуха.

● Влияет на водопроницаемость.

● Снижает капиллярное поднятие.

● Обуславливает воздухопроницаемость.

● Структурная почва устойчива к эрозии и водной, и ветровой.

● Водопрочные агрегаты содержат больше гумуса, азота, фосфора.

●В структурных почвах интенсивнее протекают микробиологические процессы.

● В оструктуренных почвах лучше развивается корневая система.

В процессе образования структуры обычно выделяют 2 момента:

1. слипание почвы,

2. расчленение почвы.

Слипание может быть при увлажнении и высыхании, усиливается при наличии в почве гумуса скоагулированного Са.

Расчленение может происходить самопроизвольно и принудительно. Самопроизвольно расчленение происходит при замерзании и оттаивании, а также при расчленении ее растениями и животными. Принудительное расчленение при обработке почвы.

Почвенная структура может разрушаться под воздействием: